Abstract

A self-organized thin film of a cyanine dye is fabricated by the spin-coating technique and is characterized by ultraviolet-visible spectroscopy, infrared (IR) spectroscopy, small-angle X-ray diffraction, ellipsometer, and atomic force microscopy (AFM). The nonlinear optical properties of the thin films are investigated by degenerate four wave mixing (DFWM) technique. The cyanine dye thin film sample exhibits high optical nonlinearities ('chi(3)=2.55*10^(-12) esu), and the mechanism is analyzed by the exciton coupling theory.

© 2007 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. J. Lovinger and L. J. Rothberg, J. Mater. Res. 11, 1581 (1996).
  2. T. H. James, The Theory of the Photographic Process (Macmillan, New York, 1977).
  3. J.-M. Lehn, Science 295, 2400 (2002).
  4. O. Ikkala and G. Brinke, Science 295, 2407 (2002).
  5. F. Wurthner, R. Wortmann, and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem. 3, 17 (2002).
  6. F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).
  7. J. Zyss, Molecuar Nonlinear Optics: Materials, Physics and Devices (Academic Press, Boston, 1994).
  8. E. Jelley, Nature 138, 1009 (1936).
  9. T. Kobayashi, J-Aggregates (World Scientific, Singapore, 1996).
  10. F. C. Spano and S. Mukamel, Phys. Rev. A 40, 5783 (1989).
  11. K. Yurekli, E. Conley, and R. Krishnamoorti, Langmuir 21, 5825 (2005).
  12. K. Ray and H. Nakahara, J. Phys. Chem. B 106, 92 (2002).
  13. S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).
  14. C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).
  15. T. J. James, The Theory of the Photographic Process (4th edn.) (Macmillan, New York, 1977).
  16. S. A. Jenekhe, S. K. Lo, and S. R. Flom, Appl. Phys. Lett. 54, 2524 (1989).
  17. B. Rybtchinski, L. E. Sinks, and M. R. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 108, 7497 (2004).
  18. M. Kasha, H. R. Rawls, and M. A. El-Bayoumi, Pure. Appl. Chem. 11, 371 (1965).
  19. Z. Wu, S. Wu, and Y. Liang, Langmuir 17, 7267 (2001).
  20. J. Umemura, T. Kamata, and T. Takenaka, J. Phys. Chem. 94, 62 (1990).
  21. E. G. McRae, and M. Kasha, J. Chem. Phys. 34, 28721 (1958).
  22. F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).
  23. K. Ikegami, C. Mingotaud, and M. Lan, Thin Solid Films 393, 193 (2001).
  24. L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).
  25. H. Fidder, J. Knoester, and D. A. Wiersma, J. Chem. Phys. 95, 7880 (1991).
  26. N. Wiese, H. J. Eichler, and J. Salk, IEEE J. Quantum Electron. 25, 403 (1989).

2005 (2)

K. Yurekli, E. Conley, and R. Krishnamoorti, Langmuir 21, 5825 (2005).

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

2004 (2)

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

B. Rybtchinski, L. E. Sinks, and M. R. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 108, 7497 (2004).

2002 (4)

K. Ray and H. Nakahara, J. Phys. Chem. B 106, 92 (2002).

J.-M. Lehn, Science 295, 2400 (2002).

O. Ikkala and G. Brinke, Science 295, 2407 (2002).

F. Wurthner, R. Wortmann, and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem. 3, 17 (2002).

2001 (3)

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

K. Ikegami, C. Mingotaud, and M. Lan, Thin Solid Films 393, 193 (2001).

Z. Wu, S. Wu, and Y. Liang, Langmuir 17, 7267 (2001).

2000 (1)

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

1996 (1)

A. J. Lovinger and L. J. Rothberg, J. Mater. Res. 11, 1581 (1996).

1994 (1)

F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).

1991 (1)

H. Fidder, J. Knoester, and D. A. Wiersma, J. Chem. Phys. 95, 7880 (1991).

1990 (1)

J. Umemura, T. Kamata, and T. Takenaka, J. Phys. Chem. 94, 62 (1990).

1989 (3)

N. Wiese, H. J. Eichler, and J. Salk, IEEE J. Quantum Electron. 25, 403 (1989).

S. A. Jenekhe, S. K. Lo, and S. R. Flom, Appl. Phys. Lett. 54, 2524 (1989).

F. C. Spano and S. Mukamel, Phys. Rev. A 40, 5783 (1989).

1965 (1)

M. Kasha, H. R. Rawls, and M. A. El-Bayoumi, Pure. Appl. Chem. 11, 371 (1965).

1958 (1)

E. G. McRae, and M. Kasha, J. Chem. Phys. 34, 28721 (1958).

1936 (1)

E. Jelley, Nature 138, 1009 (1936).

Argyrakis, P.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Auweraer, M. Van der

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Bredas, J. L.

F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).

Brinke, G.

O. Ikkala and G. Brinke, Science 295, 2407 (2002).

Conley, E.

K. Yurekli, E. Conley, and R. Krishnamoorti, Langmuir 21, 5825 (2005).

Eichler, H. J.

N. Wiese, H. J. Eichler, and J. Salk, IEEE J. Quantum Electron. 25, 403 (1989).

El-Bayoumi, M. A.

M. Kasha, H. R. Rawls, and M. A. El-Bayoumi, Pure. Appl. Chem. 11, 371 (1965).

Fidder, H.

H. Fidder, J. Knoester, and D. A. Wiersma, J. Chem. Phys. 95, 7880 (1991).

Flom, S. R.

S. A. Jenekhe, S. K. Lo, and S. R. Flom, Appl. Phys. Lett. 54, 2524 (1989).

Gallego-Gomez, F.

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Gallos, L. K.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Hashimoto, M.

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

Hungerford, G.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Ichimura, K.

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

Ikegami, K.

K. Ikegami, C. Mingotaud, and M. Lan, Thin Solid Films 393, 193 (2001).

Ikkala, O.

O. Ikkala and G. Brinke, Science 295, 2407 (2002).

Jelley, E.

E. Jelley, Nature 138, 1009 (1936).

Jenekhe, S. A.

S. A. Jenekhe, S. K. Lo, and S. R. Flom, Appl. Phys. Lett. 54, 2524 (1989).

Kamata, T.

J. Umemura, T. Kamata, and T. Takenaka, J. Phys. Chem. 94, 62 (1990).

Kasha, M.

M. Kasha, H. R. Rawls, and M. A. El-Bayoumi, Pure. Appl. Chem. 11, 371 (1965).

E. G. McRae, and M. Kasha, J. Chem. Phys. 34, 28721 (1958).

Knoester, J.

H. Fidder, J. Knoester, and D. A. Wiersma, J. Chem. Phys. 95, 7880 (1991).

Krishnamoorti, R.

K. Yurekli, E. Conley, and R. Krishnamoorti, Langmuir 21, 5825 (2005).

Lan, M.

K. Ikegami, C. Mingotaud, and M. Lan, Thin Solid Films 393, 193 (2001).

Lehn, J.-M.

J.-M. Lehn, Science 295, 2400 (2002).

Liang, Y.

Z. Wu, S. Wu, and Y. Liang, Langmuir 17, 7267 (2001).

Lo, S. K.

S. A. Jenekhe, S. K. Lo, and S. R. Flom, Appl. Phys. Lett. 54, 2524 (1989).

Lovinger, A. J.

A. J. Lovinger and L. J. Rothberg, J. Mater. Res. 11, 1581 (1996).

Lu, Y.

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

Marder, S. R.

F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).

Matsunaga, D.

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

McRae, E. G.

E. G. McRae, and M. Kasha, J. Chem. Phys. 34, 28721 (1958).

Mecher, E.

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Meerholz, K.

F. Wurthner, R. Wortmann, and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem. 3, 17 (2002).

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Meyers, F.

F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).

Mingotaud, C.

K. Ikegami, C. Mingotaud, and M. Lan, Thin Solid Films 393, 193 (2001).

Mukamel, S.

F. C. Spano and S. Mukamel, Phys. Rev. A 40, 5783 (1989).

Nakahara, H.

K. Ray and H. Nakahara, J. Phys. Chem. B 106, 92 (2002).

Parkinson, B. A.

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

Pierce, B. M.

F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).

Pimenov, A. V.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Rawls, H. R.

M. Kasha, H. R. Rawls, and M. A. El-Bayoumi, Pure. Appl. Chem. 11, 371 (1965).

Ray, K.

K. Ray and H. Nakahara, J. Phys. Chem. B 106, 92 (2002).

Redi-Abshiro, M.

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Rothberg, L. J.

A. J. Lovinger and L. J. Rothberg, J. Mater. Res. 11, 1581 (1996).

Ruslim, C.

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

Ruzycki, N.

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

Rybtchinski, B.

B. Rybtchinski, L. E. Sinks, and M. R. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 108, 7497 (2004).

Salk, J.

N. Wiese, H. J. Eichler, and J. Salk, IEEE J. Quantum Electron. 25, 403 (1989).

Scheblykin, I. G.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Schilling, J.

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Sinks, L. E.

B. Rybtchinski, L. E. Sinks, and M. R. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 108, 7497 (2004).

Spano, F. C.

F. C. Spano and S. Mukamel, Phys. Rev. A 40, 5783 (1989).

Spitler, M. T.

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

Takenaka, T.

J. Umemura, T. Kamata, and T. Takenaka, J. Phys. Chem. 94, 62 (1990).

Tamaki, T.

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

Umemura, J.

J. Umemura, T. Kamata, and T. Takenaka, J. Phys. Chem. 94, 62 (1990).

Ushiroda, S.

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

Varnavsky, O. P.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Vitukhnovsky, A.G.

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Wasielewski, M. R.

B. Rybtchinski, L. E. Sinks, and M. R. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 108, 7497 (2004).

Wiersma, D. A.

H. Fidder, J. Knoester, and D. A. Wiersma, J. Chem. Phys. 95, 7880 (1991).

Wiese, N.

N. Wiese, H. J. Eichler, and J. Salk, IEEE J. Quantum Electron. 25, 403 (1989).

Wortmann, R.

F. Wurthner, R. Wortmann, and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem. 3, 17 (2002).

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Wu, S.

Z. Wu, S. Wu, and Y. Liang, Langmuir 17, 7267 (2001).

Wu, Z.

Z. Wu, S. Wu, and Y. Liang, Langmuir 17, 7267 (2001).

Wurthner, F.

F. Wurthner, R. Wortmann, and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem. 3, 17 (2002).

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Yao, S.

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

Yurekli, K.

K. Yurekli, E. Conley, and R. Krishnamoorti, Langmuir 21, 5825 (2005).

Appl. Phys. Lett. (1)

S. A. Jenekhe, S. K. Lo, and S. R. Flom, Appl. Phys. Lett. 54, 2524 (1989).

Chem. Phys. Chem. (1)

F. Wurthner, R. Wortmann, and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem. 3, 17 (2002).

IEEE J. Quantum Electron. (1)

N. Wiese, H. J. Eichler, and J. Salk, IEEE J. Quantum Electron. 25, 403 (1989).

J. Am. Chem. Soc. (3)

F. Meyers, S. R. Marder, B. M. Pierce, and J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 116, 10703 (1994).

F. Wurthner, S. Yao, J. Schilling, R. Wortmann, M. Redi-Abshiro, E. Mecher, F. Gallego-Gomez, and K. Meerholz, J. Am. Chem. Soc. 123, 2810 (2001).

S. Ushiroda, N. Ruzycki, Y. Lu, M. T. Spitler, and B. A. Parkinson, J. Am. Chem. Soc. 127, 5158 (2005).

J. Chem. Phys. (2)

E. G. McRae, and M. Kasha, J. Chem. Phys. 34, 28721 (1958).

H. Fidder, J. Knoester, and D. A. Wiersma, J. Chem. Phys. 95, 7880 (1991).

J. Mater. Res. (1)

A. J. Lovinger and L. J. Rothberg, J. Mater. Res. 11, 1581 (1996).

J. Phys. Chem. (1)

J. Umemura, T. Kamata, and T. Takenaka, J. Phys. Chem. 94, 62 (1990).

J. Phys. Chem. A (1)

B. Rybtchinski, L. E. Sinks, and M. R. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 108, 7497 (2004).

J. Phys. Chem. B (2)

K. Ray and H. Nakahara, J. Phys. Chem. B 106, 92 (2002).

L. K. Gallos, A. V. Pimenov, I. G. Scheblykin, M. Van der Auweraer, G. Hungerford, O. P. Varnavsky, A.G. Vitukhnovsky, and P. Argyrakis, J. Phys. Chem. B 104, 3918 (2000).

Langmuir (3)

Z. Wu, S. Wu, and Y. Liang, Langmuir 17, 7267 (2001).

C. Ruslim, M. Hashimoto, D. Matsunaga, T. Tamaki, and K. Ichimura, Langmuir 20, 95 (2004).

K. Yurekli, E. Conley, and R. Krishnamoorti, Langmuir 21, 5825 (2005).

Nature (1)

E. Jelley, Nature 138, 1009 (1936).

Phys. Rev. A (1)

F. C. Spano and S. Mukamel, Phys. Rev. A 40, 5783 (1989).

Pure. Appl. Chem. (1)

M. Kasha, H. R. Rawls, and M. A. El-Bayoumi, Pure. Appl. Chem. 11, 371 (1965).

Science (2)

J.-M. Lehn, Science 295, 2400 (2002).

O. Ikkala and G. Brinke, Science 295, 2407 (2002).

Thin Solid Films (1)

K. Ikegami, C. Mingotaud, and M. Lan, Thin Solid Films 393, 193 (2001).

Other (4)

T. H. James, The Theory of the Photographic Process (Macmillan, New York, 1977).

T. Kobayashi, J-Aggregates (World Scientific, Singapore, 1996).

J. Zyss, Molecuar Nonlinear Optics: Materials, Physics and Devices (Academic Press, Boston, 1994).

T. J. James, The Theory of the Photographic Process (4th edn.) (Macmillan, New York, 1977).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.